10877

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Ранее было высказано предположение о том, что различный влажностный режим помещений (φв) приведет к различным потокам водяного пара через ограждение G мг/(м2ч) в соответствии с формулой (1).

Для модельных образцов, представленных на рис. 4, расчет потоков водяного пара G по формуле (1) показывает следующие результаты:

для рис. 4а (φв=20,1 %, tв=23,5 ºС, Ев=2837 Па, ев=570 Па, φн=63,2 %, tн=-21,2 ºС,

Ен=92 Па, eн=58 Па)

мг/(м2·ч)

для рис. 4б (φв=50,3%, tв=22,6 ºС, Ев=2686 Па, ев=1351 Па, φн=70,7%, tн=-20,9 ºС, Ен=95 Па, eн=67 Па)

мг/(м2·ч)

для рис. 4в (φв=87,6 %, tв=17,3 ºС, Ев=1932 Па, ев=1692 Па,φн=72,2%, tн=-21,3 ºС,

Ен=91 Па, eн=66 Па)

мг/(м2·ч).

Можно видеть, что поток водяного пара через образец ограждения изменяется от 1707 мг/(м2 ·ч) до 5420 мг/(м2 ч) при изменении φв от 20 % до 88 %. Эти потоки водяного пара и определили влажностное состояние испытанных образцов модельных ограждений.

Следующим этапом исследования было изучение роли наружных и внутренних облицовочных слоев на установление влажностного режима ограждений. Были исследованы модельные образцы, представленные на рис. 1 после 25 часов экспозиции в экспериментальной установке. В этом эксперименте наружные и внутренние темпера- турно-влажностные условия были одинаковые для всех образцов, изменялись только варианты облицовочных слоев. Результаты испытаний представлены на рис. 5.

Рис. 5. Влияние облицовочных слоев на установление влажностного режима в ограждениях. расчет по методу К.Ф. Фокина, эксперимент

При введении облицовочных слоев увеличивалось общее сопротивление паропро-

ницанию модельных образцов Rпо. По рис. 5а – Rпо=0,3 (м2·ч·Па)/мг, по рис. 5б – Rпо=0,416 (м2·ч·Па)/мг и по рис. 5в – Rпо=0,583 (м2·ч·Па)/мг. Введение облицовочных слоев изменило потоки водяного пара через ограждение G:

по рис. 5а (φв=50,3 %, tв=22,6 ºС, Ев=2686 Па, ев=1351 Па, φн=70,7 %,

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

tн=-20,9 ºС, Ен=95 Па, eн=67 Па)

мг/(м2·ч)

по рис. 5б (φв=57,7 %, tв=21 ºС, Ев=2488 Па, ев=1435 Па, φн=68,1 %, tн=-21,5 ºС, Ен=89 Па, eн=61 Па)

мг/(м2·ч)

по рис. 5в (φв=51,6 %, tв=24,3 ºС, Ев=2978 Па, ев=1536 Па, φн=59,4 %, tн=-21,8 ºС, Ен=86 Па, eн=51 Па)

мг/(м2·ч).

Можно видеть, что с ростом Rпо образца снижается общий поток водяного пара через конструкцию и происходит перераспределение относительной влажности воздуха в порах образцов. Так, по рис. 5б, в силу торможения водяного пара перед наружным облицовочным слоем (Rп3=0,10,117=Rп4) возрастает относительная влажность воздуха в сечениях 2-3 и 3-4 по сравнению с таковой в тех же сечениях по рисунку 5а. По рис. 5в максимальная влажность (91,7%) возникает перед наружным слоем (в сечении 3-4).

Расчет относительной влажности воздуха по сечениям образцов рис. 5 с использованием метода Фокина показал наличие конденсата (φ=100%) во всех трех образцах: по рис. 5а – в сечении 2-3, по рис. 5б – в сечениях 1-2, 2-3 и 3-4, по рис. 5в – по сечениям 2-3 и 3-4. В эксперименте не отражено 100 % влажности воздуха в этих сечениях, однако при разборке образцов по окончании эксперимента обнаружена изморось в некото-

рых сечениях: по рис. 5б – в сечениях 2-3 (τ2-3=-3,8 ºС) и 3-4 (τ3-4=-17,8 ºС), а по рис. 5в

– в сечении 3-4 (τ3-4=-19,4 ºС). Следовательно, в указанных сечениях действительно произошла конденсация водяного пара, которая при отрицательных температурах в этих сечениях превратилась в изморось (иней).

Проведенные исследования позволили установить, что экспериментальный и расчетный методы являются лишь приближенными. В датчике ДТГ-2.0 чувствительные элементы находятся в некоторой оболочке, внутри которой, по-видимому, не успевает сформироваться 100 % влажность, переход конденсата в изморось происходит с опережением. В расчетном методе максимальная упругость водяного пара принимается над плоской поверхностью воды, в то время как в порах материала она зависит от диаметра капилляров. Эти вопросы требуют дальнейших исследований.

Заключение

В результате исследования паропроницаемости модельных образцов ограждающих конструкций установлены следующие закономерности:

1.Величина относительной влажности воздуха в помещении влияет, как на величину потока водяного пара через ограждение, так и на распределение влажности по сечению образцов.

2.Увеличение сопротивления паропроницанию модельных образцов снижает общий поток водяного пара через них.

3.Наличие облицовочных слоев приводит к перераспределению влажности по сечению образцов и увеличивает влажность утеплителя перед наружным облицовочным слоем.

_________________________________________________________________________________

174 Вестник ПТО РААСН, выпуск 21

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Библиография

1.Фокин К.Ф. Расчет последовательного увлажнения материалов в наружных ограждениях // В сб. ЦНИПС Вопросы строительной физики в проектировании. М. –Л. 1941. № 2. С. 2-18.

2.Фокин К.Ф. Уточненный метод расчета влажностного режима ограждающих конструкций // Холодильная техника. 1955. № 3. С. 28-32.

3.Петров А.С., Куприянов В.Н. Переменное значение паропроницаемости материалов в условиях эксплуатации и его влияние на прогнозирование влажностного состояния ограждающих конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2016. №

2.С. 97-105.

4.Петров А.С., Куприянов В.Н. Влажностное состояние ограждающих конструкций с учетом переменного значения паропроницаемости материалов // Строительные материалы. 2016. № 6. С. 40-44.

5.Куприянов В.Н., Петров А.С. Влияние температурно-влажностных условий эксплуатации строительных материалов на их паропроницаемость // Известия КазГАСУ. 2015. № 1 (31). С. 92-98.

6.Перехоженцев А.Г., Груздо И.Ю. Исследование диффузии влаги в пористых строительных материалах // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архит. 2014. Вып. 35(54). С. 116-120.

7.Перехоженцев А.Г. Моделирование температурно-влажностных процессов в пористых строительных материалах. Часть 3. Расчет коэффициентов диффузии водяного пара в пористых материалах по характеристикам их пористой структуры // Строительные материалы. 2013. № 2. С. 89-91.

8.Куприянов В.Н., Сафин И.Ш. Проектирование ограждающих конструкций с учетом диффузии и конденсации парообразной влаги // Известия КазГАСУ. 2011. № 1 (15). С. 93-103.

9.Гагарин В.Г., Козлов В.В. Математическая модель и инженерный метод расчета влажностного состояния ограждающих конструкций // Архитектура и строительство. 2006. № 2. С. 60-63.

10.Веялис С.А., Рауктис К.П, Гнип И.Я., Кершулис В.И. Влажность минераловатного утеплителя в облегченных кирпичных стенах // Строительные материалы. 2001. №

12.С. 40-41.

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

СОЗДАНИЕ ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

А.Г. КОЧЕВ, М.М. СОКОЛОВ, М.А. КОЧЕВА, Е.А. КОЧЕВА _______________________

Архитекторы, опираясь на опыт более чем тысячелетней истории русского православного зодчества, каждый православный храм создают поистине уникальным. Оперируя самыми последними технологическими достижениями науки, инженеры пытаются реализовать в этих культовых сооружениях наиболее эффективные и экономически целесообразные инженерные решения.

Исторически сложилось разделение храмов на летние и зимние, а отопление последних осуществлялось с помощью печей и горячего воздуха, который перемещался по вентиляционным каналам.

Внастоящее время все храмы переходят на круглогодичный режим работы, что означает необходимость обеспечения требуемых параметров микроклимата для комфортного пребывания людей и сохранения ценностей (икон, деревянных и позолоченных элементов, фресок), независимо от периода года [1]. Также, согласно стратегической задаче, поставленной Президентом и Правительством России, заключающейся в рациональном использовании топливно-энергетических ресурсов нашей страны, необходимо все инженерные решения реализовать наиболее эффективно.

Вдокументе № 261-ФЗ [2] приводятся рекомендации по использованию энергии возобновляемых источников, что может быть реализовано и в православных храмах.

Анализируя существующие системы по использованию возобновляемых источников энергии, можно рассмотреть для получения электроэнергии солнечные панели и ветрогенераторы, а для тепловой энергии - тепловые насосы и солнечные коллекторы

[3].

Однако приоритетом остается не только создание энергоэффективного сооружения, но и сохранение исторического облика храма – его архитектуры, внутреннего убранства и церковной утвари. С этой позиции достаточно сложным является применение ветрогенератора в непосредственной близости храма. Рациональным выходом из данной ситуации является использование ветрогенераторов на некотором отдалении от храма, объединенных в ветроэлектростанцию, которая может снабжать электрической энергией не только храм, но и населенный пункт, в котором он располагается.

Таким же образом можно поступить с солнечными панелями, объединяя их в солнечную электростанцию и снабжая электричеством и храм, и населенный пункт, располагаясь от них на некотором отдалении. Однако у солнечных панелей в эстетическом плане есть ряд преимуществ над ветрогенераторами, поэтому, при соответствующей работе архитектора солнечные панели могут быть вписаны в общую архитектурную композицию храма.

Согласно нашим исследованиям, если рассматривать в качестве источника тепловой энергии солнечный коллектор, в том числе и для православного храма, то наиболее эффективно его можно использовать как источник горячего водоснабжения в летний период. Однако для системы отопления его использование будет неэффективным (исключения составляют регионы с благоприятным климатом, где могут применяться более дешевые варианты коллекторов).

Для системы отопления может быть рассмотрен тепловой насос – устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с высокой температурой.

_________________________________________________________________________________

176 Вестник ПТО РААСН, выпуск 21

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис 1. Зарубежный опыт применения возобновляемых источников в храмах

Тепловые насосы делятся на несколько типов, основные из которых: воздух-вода, грунт-вода и вода-вода.

Одной из самых эффективных схем является грунт-вода, которая предусматривает отбор тепла от грунта, чья температура не меняется в течение года уже на глубине нескольких метров. Замкнутый контур может быть горизонтальным и вертикальным.

Стоит отметить, что площадь земельного участка храма не всегда позволяет уложить контур горизонтально, что часто останавливает выбор на вертикальных контурах.

Тепловой насос работает тем эффективнее, чем меньше разница между температурой источника, низкопотенциальной тепловой энергией и температурой потребителя. Более эффективно теплонасосные установки для отопления в храмах могут применяться в системах теплого пола.

В наиболее холодные дни, в определенных климатических зонах, в храме рекомендуется предусматривать резервный источник тепла, например, электрический котел, а связанные с ним радиаторы устанавливать под каждым оконным проемом в нижнем ярусе храма.

С точки зрения энергосбережения, важным вопросом также является организация систем вентиляции в храме. С позиции создания и поддержания требуемых параметров микроклимата, наиболее сложной областью является молельный зал. Различные теоретические и экспериментальные исследования, в том числе и рекомендации в нормативных документах, обращают внимание инженеров на возможное использование в молельном зале аэрации. Это системы естественной вентиляции, представляющие собой увязанные по площадям приточные и вытяжные фрамуги [4].

В отличие от механических систем вентиляции они не потребляют электрической энергии; обладают свойством саморегуляции, что позволяет снизить исходную мощность систем отопления; не нарушают эстетику внутреннего убранства храма и не создают шумового загрязнения.

Системы естественной вентиляции будут работать с большей эффективностью, если расстояние между ярусом приточных систем (1 нижний ярус оконных проемов) и

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

ярусом вытяжных систем (оконные проемы в барабане храма) будет максимально возможным.

Это возможно только в том случае, когда между молельным залом и барабаном (барабанами) отсутствует перегородка и воздух может свободно перемещаться из молельного зала в барабан храма. Тогда такие системы могут быть реализованы в храмах любого типа: базилике, крестово-купольном, ярусном и т.д. [1,4,5,6].

Таким образом, для каждого православного храма рекомендуется:

-провести архитектурный и конструктивный анализ с целью определения перспективы реализации энергосберегающих мероприятий;

-в качестве систем вентиляции использовать системы аэрации для снижения затрат на потребляемую храмом электрическую энергию;

-в качестве источника системы теплоснабжения рассмотреть возобновляемый источник энергии - тепловой насос.

На основании архитектурного анализа нами был рассмотрен храм, который, на наш взгляд, является оптимальным с точки зрения проведения в нем энергосберегающих мероприятий (рис. 2). Прототипом для исследуемого храма послужила церковь Державной Божьей Матери, которая располагается в поселке «Память Парижской Коммуны» Борского района Нижегородской области.

Рис 2. Исследуемый храм

В данном случае, храм состоит только из трех помещений: прихода, молельного зала и алтаря. Приход не имеет перегородок с молельным залом, вследствие чего, он может быть вовлечен в общую систему естественной вентиляции с притоком через фрамуги в нижнем ярусе оконных проемов и с последующим его удалением через барабан храма. Приток в алтарь, как и молельный зал, может осуществляться через фрамуги в нижнем ярусе оконных проемов, а в молельный зал воздух будет поступать через переточные решетки, и также удаляться через барабан.

Контур теплового насоса размещается в вертикально пробуренных 6 скважинах глубиной 77 метров. Работа пикового источника тепла требуется при понижении тем-

_________________________________________________________________________________

178 Вестник ПТО РААСН, выпуск 21

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

пературы наружного воздуха до -20°С (когда работа ТН становится неэффективной), но согласно среднемесячным климатическим данным для города Нижнего Новгорода, ТНУ может работать на протяжении практически всего отопительного сезона.

Библиография

1.Кочев, А. Г. Микроклимат православных храмов : монография / А. Г. Кочев ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород : ННГАСУ, 2004. – 449 с. : ил.

2.Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 N 261-ФЗ [Электронный ресурс] : [Официальный сайт компании «КонсультантПлюс»]. – Режим доступа : http://www.consultant.ru/

3.Соколов М.М. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии: учеб. пособие / М. М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2015. – 116 с.

4.Кочев, А.Г. Влияние внешней аэродинамики на микроклимат православных храмов: научная монография / А.Г. Кочев, М.М. Соколов; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т. - Н. Новгород : ННГАСУ, 2017. - 188 с. : ил.

5.Кочев, А.Г. Особенности создания микроклимата в православных храмах / А. Г. Кочев, М. М. Соколов, А.С. Сергиенко, А.С. Москаева, Е.А. Кочева // Известия вузов. Сер. «Строительство». – 2016. – № 4 (688). С. 74-82.

6.Кочев, А.Г. Реконструкция систем создания и поддержания микроклимата в православных храмах / А.Г. Кочев, М.М. Соколов, Е.А. Кочева, А.С. Москаева // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2017. Т. 2. № -2. С. 26-33

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

МЕРОПРИЯТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Г.Г. КАШЕВАРОВА, М.Н. КОЧЕПАНОВА, А.А. ПЕПЕЛЯЕВ _______________________

Тема взрывобезопасности промышленных зданий и сооружений являлась и является в настоящее время весьма актуальной, т.к. последствия взрывов и пожаров, как правило, дают сравнимый с природной катастрофой людской и материальный ущерб, а также очень негативно влияют на окружающую среду. По масштабам людских потерь и материального ущерба принято разделять промышленные аварии и промышленные катастрофы.

Промышленная авария по ГОСТ Р 22.0.05-97 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения» характеризуется как опасное техногенное происшествие, создающее на производственном объекте, территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба окружающей природной среде.

Под промышленной катастрофой согласно ГОСТ Р 22.0.05-97 понимается крупная промышленная авария, повлекшая за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей либо разрушения и уничтожение объектов, материальных ценностей в значительных размерах, а также приведшая к серьезному ущербу окружающей природной среде.

Взрывы на промышленных предприятиях обычно сопровождаются обрушениями и деформациями сооружений, пожарами, выходом из строя энергосистем и утечкой из технологических трубопроводов и емкостей вредных веществ. Чаще всего по опыту специалистов МЧС взрывы случаются там, «где в больших количествах применяются углеводородные газы (метан, этан, пропан). Взрываются котлы в котельных, газовая аппаратура, продукция и полуфабрикаты химических заводов, пары бензина и других компонентов, мука на мельницах, пыль на элеваторах, сахарная пудра на сахарных заводах, древесная пыль на деревообрабатывающих предприятиях» [1]. Последствия многих производственных аварий опасны не только для рабочих и служащих пострадавшего объекта, но и для близлежащих предприятий и жилых районов.

Основными причинами производственных аварий и катастроф являются: ошибки при проектировании предприятий; некачественное строительство или отступление от проекта; несоблюдение правил по технике безопасности; отсутствие постоянного контроля за состоянием производства и особенно при использовании легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ; нарушение технологии производства, правил эксплуатации оборудования, машин и механизмов; непродуманное размещение производства и др.

В связи с этим, возникает острая необходимость разрабатывать современные объ- емно-планировочные и конструктивные мероприятия при проектировании зданий и сооружений производственных предприятий, обеспечивающие их взрывобезопасность, с учетом возможностей последних достижений техники и технологии.

Защита промышленных зданий от внутренних взрывов

Способы защиты промышленных зданий от внутренних взрывов газа на сегодняшний день – остро актуальная тема для исследований. Действующий федеральный закон РФ №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»

_________________________________________________________________________________

180 Вестник ПТО РААСН, выпуск 21